專用氮化38CrMoAL圓鋼開口薄壁構(gòu)件理論

          國內(nèi)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T3077-199938CrMoA l一種專用氮化鋼,38CrMoAL圓鋼l高鋁合金結(jié)構(gòu)鋼介紹38CrMoA l合結(jié)鋼的其中一種.經(jīng)過熱處理和精加工后的38CrMoAL圓鋼具有很高的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度,并具有良好的耐熱性及腐蝕性。處理后尺寸精度高,主要應(yīng)用于機(jī)械制造、航空工業(yè)及軍工等行業(yè),近年市場需求上升較快。試驗結(jié)果表明,使用同樣厚度的防火涂料時耐火鋼-方鋼管混凝土柱的耐火極限明顯高于普通柱,約為普通鋼管混凝土柱的2倍,防火性能顯著提高。耐火鋼-鋼管混凝土柱防火性能分析是本文的最主要研究內(nèi)容,本文還研究了僅考慮扭轉(zhuǎn)約束不考慮側(cè)向約束的檁條扭轉(zhuǎn)問題,具體包括以下兩個方面的內(nèi)容：改變屋面板厚度、檁條厚度、檁條腹板高度、立縫支架形式,對28組壓型鋼板屋面檁條體系進(jìn)行足尺試驗,研究體系總扭轉(zhuǎn)剛度和影響總扭轉(zhuǎn)剛度的因素。

采用ANSYS有限元分析軟件建模,分析屋面板、立縫支架和檁條自身三者的抗扭剛度,分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好,并提出屋面板、立縫支架和檁條自身的抗扭剛度的計算式。將試驗結(jié)果和有限元分析結(jié)果對比,38CrMoAL圓鋼得到總抗扭剛度由屋面板、支架和檁條自身三者串聯(lián)而成。試驗和有限元分析均表明影響總扭轉(zhuǎn)剛度最主要的因素是檁條厚度。采用開口薄壁構(gòu)件理論,忽略屋面板對檁條的側(cè)向約束條件下,根據(jù)上翼緣受扭轉(zhuǎn)約束的簡支檁條的線性總勢能方程,應(yīng)用變分法推導(dǎo)無支撐C形和Z形檁條在風(fēng)吸力作用下的扭轉(zhuǎn)角、位移表達(dá)式。考慮38CrMoAL圓鋼屈曲前應(yīng)力在檁條彎扭屈曲變形過程中產(chǎn)生的非線性應(yīng)變能,根據(jù)其彎扭總勢能方程,采用勢能駐值原理推導(dǎo)無支撐C形和Z形檁條的臨界彎矩表達(dá)式。扭轉(zhuǎn)角、位移和臨界彎矩表達(dá)式與采用ANSYS板殼單元建模的結(jié)果對比,吻合很好,表明理論公式精度很高可用于設(shè)計。